光伏發(fā)電技術(shù)雖然早已得到了跨越式突破,但是仍然存在許多困難需要去解決,尤其是光伏板積塵對(duì)于光伏發(fā)電影響。為了降低積塵影響,提高發(fā)電效率,本文設(shè)計(jì)了光伏電池板積塵遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),所做主要工作如下。積塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)主要完成了積塵信息采集電路設(shè)計(jì),利用光反射法和硅光電池特性實(shí)現(xiàn)積塵信息采集,信息采集電路包括光電轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)處理電路等。4G與ZigBee網(wǎng)關(guān)微控制電路包括利用STM32103F單片機(jī)控制協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)信號(hào)傳輸,采用CC2530構(gòu)成Zigbee模塊完成射頻收發(fā),將無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)匯集到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn),通過(guò)4G通信模塊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)送上位機(jī)顯示。積塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì):使用C語(yǔ)言編程完成了CC2530芯片組網(wǎng)和入網(wǎng)程序設(shè)計(jì),各類(lèi)傳感器入網(wǎng)和信息采集程序設(shè)計(jì)。CC2530芯片與網(wǎng)關(guān)通信程序設(shè)計(jì),網(wǎng)關(guān)中4G模塊通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)將信息上傳到PC端上位機(jī)的程序設(shè)計(jì)。利用Visual Studio 2019和數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server 2014開(kāi)發(fā)環(huán)境共同編譯了上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面。在積塵傳感器信息采集軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上利用匯編加入了自適應(yīng)加權(quán)融合估計(jì)算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)積塵信息精... 

【文章來(lái)源】：河北大學(xué)河北省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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010-2019各類(lèi)可再生能源發(fā)電增加量對(duì)比圖

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-2光伏電站電池板大量實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)電效率會(huì)隨著光伏板表面積塵增加而逐漸下降，范圍大約在2%~25%之間[4]。在中國(guó)西北部沙塵天氣狀況非常嚴(yán)重，光伏電池板極易形成積塵[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一場(chǎng)沙塵暴能讓光伏電池發(fā)電效率大約降低20%[6]。經(jīng)濟(jì)學(xué)家利用數(shù)學(xué)建模發(fā)現(xiàn)，一座一兆瓦光伏發(fā)電站全年不清洗電池板，發(fā)電效率大約會(huì)損失4%。目前，光伏電池板積塵成為了影響光伏發(fā)電效率的重要因素之一[7]。于是對(duì)光伏電池板積塵狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)清洗、維護(hù)，對(duì)提高光伏板發(fā)電效率具有重大意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1積塵對(duì)輸出功率影響國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀Piraeus等人通過(guò)設(shè)置兩組對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了積灰對(duì)太陽(yáng)能光伏電池板影響研究，第一組是清潔電池板，第二組是人為灰塵污染電池板。對(duì)清潔和受污染光伏電池板同時(shí)進(jìn)行了電流輸出和電壓輸出的系統(tǒng)測(cè)量，從而確定了幾種密度灰塵對(duì)光伏組件功率輸出、能量輸出和轉(zhuǎn)換效率的影響[8]。John等人在澳大利亞珀斯默多克大學(xué)可再生能源戶外試驗(yàn)區(qū)(Rota)進(jìn)行了灰塵對(duì)各種光伏(PV)組件長(zhǎng)期性能退化影響實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粉塵在造成光伏發(fā)電功率下降的貢獻(xiàn)率達(dá)到了16~29%[9]。Haeberlin和Garf等人將清潔光伏電池板放置到四種不同地理環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究表明林區(qū)光伏發(fā)電效率減少了8~10%，下降最為明顯[10]。AndrewPollar等人研究了降雪對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電影響，為了更好地了解降雪對(duì)光伏系統(tǒng)影響，他們對(duì)一個(gè)擁有多角度、多技術(shù)的光伏系統(tǒng)進(jìn)行了為期一個(gè)冬天的監(jiān)測(cè)。研

第二章光伏板積塵特性理論研究7表2-1積塵成分組成表類(lèi)型粗顆粒細(xì)顆粒微小顆粒粒徑（mm）1~0.250.05~0.25<0.05占比（%）7.7947.0545.16圖2-2光伏板積塵顆粒粒徑歸一化比例分布圖2-2可知，光伏電池板表面積塵顆粒粒徑呈正態(tài)分布，主要集中在60~100μm之間。2.2.2灰塵粒子化學(xué)成分分析光伏板表面積塵性質(zhì)分為化學(xué)成分和顆粒顏色，在玻璃覆蓋層透射率和光伏板性能中起著主要作用。Kaldellis等人將相同密度的碳基灰、紅土粒子和白色石灰石均勻布在電池板表面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[30]，比對(duì)三種不同顏色積塵顆粒實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。比對(duì)結(jié)果表明紅土顆粒相較于其他兩種顆粒對(duì)光伏板性能影響最大，0.35g/m2的紅土顆粒能使電池板接收的能量大約衰減7.5％，同密度石灰石和碳基灰能導(dǎo)致將近4%和1.3%的能量衰退，因此光伏板接收到的能量衰減效果最明顯。采集光伏電池板表面積塵作為樣品，利用X射線衍射（XRD）對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析實(shí)驗(yàn)，確定樣品化學(xué)組成物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2-3顯示，積塵顆�；瘜W(xué)成分中含有55%石英、19%鈉長(zhǎng)石、9%蒙脫石和6%白云石以及微量其他有機(jī)物質(zhì)[31-33]。


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